电磁流量计电磁法测量流体流量由于无可动部件及阻流元件,被广泛应用于地面单相、导电(如水)流体的流量测量,也广泛应用于油田注水井、注聚井的注入剖面测井中,重复性好,测量结果准确可靠。近年尝试将电磁法应用于油田产出剖面测井中测量油水两相流的流量,在室内实验表明,在高含水(含水率大于80%)的条件下,只要流过电磁流量传感器的油水两相流体达到足够高的流速,即能达到理想的测量效果,能很好地进行油水两相流的流量测量,但是在低流量时测量误差大,而且在含水率低于50%的情况下,仪器响应频率数据波动大,该方法不适于进行流量测量,限制了该方法的使用。本文在原有的流量计基础上,采取分流的方法,即通过减少测量传感器内油量以提高含水率的方法,使仪器能更好地进行油水两相流流量的测量,降低电磁流量计的流量测量下限,拓宽了含水率应用范围。
1.分流式电磁流量计整体结构及分流比、进液口间距、分流管位置设计分流式电磁流量计机械结构设计见图1。
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仪器到达测量点后,撑开集流器,密封仪器与井壁之间的环形空间,油水混合流体从下向上流动;在低流量时,由于滑脱作用使轻质相的油在伞布下聚集,当堆积到上进液口的位置时,上部的油相从上进液口处流入,流经仪器内壁与分流管形成的环形空间,受上封隔器的阻隔作用,油从下出液口流出,伞布下含有
部分油的水相受下封隔器的阻隔作用,从下进液口流入分流管,进入电磁流量传感器流道,流经电磁流量传感器,流体经电磁流量传感器检测后,由上出液口流出,完成流量测量。通过分流掉一部分油的方法使流经电磁流量传感器内流体的含水率得到提高,有利于仪器进行流量测量。由于仪器在测井前需进行模拟井标定得到标定图版,通过标定图版进行流量计算,所以尽管进行了分流设计,不会影响流量的测量结果。
在分流方法设计中,分流比(仪器内壁与分流管形成的环形空间面积与仪器内部截面积之比)、进液口间距(上进液口下端与下进液口上端距离)、分流管位置(分流管下端所在位置)决定着分流效果,分流比的大小决定了分流掉的流体的多少,直接决定了流过传感器流道内流体的流速,分流比过大,传感器流道内流速低,不利于流量的测量;进液口间距决定了伞布下油堆积的高度,合适的分流管位置更有利于油的堆积。进液口间距及分流管位置决定了传感器流道内含水率的大小,合适的进液口间距及分流管位置设计可以使流量传感器流道内含水率得到提高,有利于流量的测量。通过用 fluent流体
仿真软件进行流场仿真,得到优化的设计结果:分流比设计为10%,上下进液口间距为30mm,分流管下端延伸到下进液口下端20mm。
2.结论
(1)从测量信号强弱和稳定性考虑,频率在1~10mhz范围内,测量信号相对较强,呈逐渐增强的趋势,且稳定性较好;当频率超过10mhz左右的时侯,测量信号逐渐减弱,且稳定性差。
(2)从测量响应信噪比考虑,频率3mhz下的全空气和全盐水测量信号差异zui大,更利于数据处理和图像重建,且在对50%空气盐水的测量中,测量响应特征明显,规律性较好。
(3)从测量信号强弱、稳定性以及测量响应信噪比考虑,电磁流动成像测井的工作频率如果选择在1~10mhz内,实验测量信号强,基本保持稳定且不同介质测量信号差异明显;再从不同介质测量信号差异大小和层流响应特征出发,频率为3mhz的时候,传感器可以获得很高的灵敏度。
